应用分布式光伏接入的台区三相不平衡优化方法及系统技术方案

本发明专利技术公开应用分布式光伏接入的台区三相不平衡优化方法及系统。该方法包括如下步骤：智能融合终端周期性向智能塑壳开关和光伏并网开关下发请求指令；智能塑壳开关上送分路节点视在功率，光伏并网开关读取光伏逆变实时功率并上送；智能融合终端基于接收的分路节点视在功率和光伏逆变实时功率采用智能优化算法进行分析处理，获得可调光伏三相逆变功率的最优值并向光伏并网开关下发三相逆变调节请求指令；光伏并网开关接收所述三相逆变调节请求指令并设置相关联的光伏逆变器，光伏逆变器执行逆变输出功率调节。本发明专利技术能够确保台变侧区域，以及台变侧至用户末端之间线路的三相平衡，兼具系统性、全域性和经济性的优点。全域性和经济性的优点。全域性和经济性的优点。

【技术实现步骤摘要】
应用分布式光伏接入的台区三相不平衡优化方法及系统


[0001]本专利技术涉及智能配电
，尤其涉及应用分布式光伏接入的台区三相不平衡优化方法及系统。

技术介绍

[0002]目前，低压光伏接入只在台区末端提供分布式电能，实际上光伏接入可以通过逆变器进行线路的能量调节，实现台区末端的电能质量治理，例如：功率因数、三相不平衡等。
[0003]低压台区通常经过10kV/400V变压器降压后，以三相四线制向用户供电，是三相生产用电与单相负荷混合用电的供电网络。由于台区单相负荷增长的不可预测性，新用户负荷随机相位接入，以及电力设备使用时间的差异和季节性用电的不稳定性，三相电力负载偏离早期的电力规划，导致台区三相不平衡。三相不平衡的表现是在电力系统中三相电流(或电压)幅值不一致，且幅值差超过规定范围。台区三相不平衡会造成变压器和线路损耗，增加中性线线损，也会显著降低线路中电动机效率，也会使电动机的温度上升并且产生无功损耗。电动机若长期运行在三相不平衡的状况下，会对电动机寿命和其他相关的联动设备造成不利的影响。
[0004]供电公司采取各种措施解决配电台区的三相不平衡问题，常用的办法包括变压器侧安装静态电容器或SVG装置，以及在用户负荷节点处安装三相换相开关。在变压器侧安装电容器无法应对变化单相负荷接入，加装SVG装置可以应对负荷接入的快速变化，但是二者的三相不平衡治理范围仅限于配电的台变侧区域(见图1的区域I)，范围很小，有很大的局限性。在用户末端负荷处安装换相开关，通过单相负荷快速切换相位保障用户末端至台变侧之间区域(见图1的区域II)的三相负荷平衡，该方法具有系统性、全局性的优点，但是换相开关成本较高，每个用户负荷都配套换相开关会导致台区建设成本很高，不具有经济性。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提出应用分布式光伏接入的台区三相不平衡优化方法及系统。在所述方法及系统中，通过台区变压器侧安装的SVG装置自动监测台变侧区域的实时功率，并通过IGBT电力电子器件进行该区域的功率切换转移，保证台变侧区域的三相平衡；另一方面，结合分路节点的量测视在功率和分路节点下级区域户用末端的光伏逆变器的实时发电功率，台区变压器侧的智能融合终端计算户用末端光伏需要三相逆变的功率参数，并下发光伏逆变指令给相关的并网开关，最终由光伏逆变器执行指令进行逆变输出，抵消所属区域的负荷三相不平衡功率需求，从而保证台变侧至用户末端之间的大范围线路的三相平衡。该系统和方法具有系统性和全域性的优点。另外，光伏逆变器采用三相独立可调式光伏逆变器，其他所涉及的设备都是低压台区中现存的设备，不需要额外投资，该系统和方法还具有经济性的优点。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0007]应用分布式光伏接入的台区三相不平衡优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0008]智能融合终端周期性的向智能塑壳开关和光伏并网开关下发请求指令；
[0009]所述智能塑壳开关根据接收的请求指令上送分路节点视在功率，所述光伏并网开关根据接收的请求指令读取所关联的光伏逆变实时功率并上送；
[0010]智能融合终端基于接收的分路节点视在功率和光伏逆变实时功率采用智能优化算法进行分析处理，获得可调光伏三相逆变功率的最优值并向光伏并网开关下发三相逆变调节请求指令；
[0011]光伏并网开关接收所述三相逆变调节请求指令并设置相关联的光伏逆变器，光伏逆变器执行逆变输出功率调节，确保主电网台变侧区域至用户末端之间线路的三相平衡。
[0012]所述，所述智能优化算法，具体包括如下步骤：
[0013]设计目标函数，所述目标函数形式如下：
[0014][0015]s.t.
[0016][0017][0018](1
‑
r)*s
pt_max
/3≤s
k
≤(1+2r)*s
pt_max
/3
[0019][0020]1≥r＞0
[0021]其中S是户用末端光伏逆变器三相逆变调节功率参数，s
pt_max
表示此时刻的光伏接入的总发电功率，可以从光伏逆变器中直接读取；s
mon_k
表示来自智能塑壳开关的分路节点的视在功率；表示来自光伏并网开关的光伏实时功率；s
dmd_k
表示该分路下级区域的负荷视在功率需求；k＝1,2,3分别表示A、B、C相接入的负荷，r代表光伏逆变器的单相调节逆变因子；
[0022]通过空间解析几何的方法将目标函数转化为三维空间中的点向平面的法向量投影，其中，三维空间中的点为A、B、C相的负荷视在功率需求，平面为无单相调节逆变因子约束的光伏逆变器的逆变调节功率参数平面；
[0023]判断法向量投影点是否满足平面的单相调节逆变因子约束条件 (1
‑
r)*s
pt_max
/3≤s
k
≤(1+2r)*s
pt_max
/3，若满足，则当前投影点为可调光伏三相逆变功率的最优值；否则，该投影点到单相调节逆变因子约束区域Π的最小值即为可调光伏三相逆变功率的最优值。
[0024]优选地，所述周期性为8～15秒。
[0025]优选地，所述智能融合终端分别与智能塑壳开关和光伏并网开关之间通过HPLC通讯。
[0026]优选地，所述光伏并网开关和光伏逆变器之间通过RS485通讯。
[0027]优选地，还包括如下步骤：采用SVG装置自动调节主电网台变侧区域的三相平衡。
[0028]一种应用低压分布式光伏接入的三相不平衡优化系统，包括台变侧区域设置的智能融合终端、低压分路节点上设置的智能塑壳开关、以及所述低压分路节点下级区域户用末端设置的光伏并网开关和光伏逆变器，所述智能融合终端分别与智能塑壳开关和光伏并网开关之间通过HPLC通讯连接；所述光伏并网开关与光伏逆变器之间通过RS485通讯连接。
[0029]优选地，所述智能融合终端上集成有HPLC头端模块，所述光伏并网开关和智能塑壳开关上均集成有与所述HPLC头端模块相适配的HPLC尾端模块。
[0030]优选地，所述光伏逆变器采用三相独立可调式光伏逆变器。
[0031]优选地，还包括安装于台变侧区域的SVG装置，用于自动调节主电网台变侧区域的三相平衡。
[0032]基于上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0033]1.本专利技术通过台区变压器侧的SVG装置自动监测台变侧区域的实时功率，并通过 IGBT电力电子器件进行该区域的功率切换转移，保证台变侧区域(见图1的区域I)的三相平衡；另一方面，结合分路节点的量测视在功率和分路节点下级区域户用末端的光伏逆变器的实时发电功率，台区变压器侧的智能融合终端计算户用末端光伏需要三相逆变的功率参数，并下发光伏逆变指令给相关的并网开关，最终由光伏逆变器执行指令进行逆变输出，抵消所属区域的负荷三相不平衡功率需求，从而保证台变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.应用分布式光伏接入的台区三相不平衡优化方法，其特征在于，包括如下步骤：智能融合终端周期性的向智能塑壳开关和光伏并网开关下发请求指令；所述智能塑壳开关根据接收的请求指令上送分路节点视在功率，所述光伏并网开关根据接收的请求指令读取所关联的光伏逆变器的光伏实时功率并上送；智能融合终端基于接收的分路节点视在功率和光伏逆变实时功率采用智能优化算法进行分析处理，获得可调光伏三相逆变功率的最优值，并向光伏并网开关下发三相逆变调节请求指令；光伏并网开关接收所述三相逆变调节请求指令并设置相关联的光伏逆变器，光伏逆变器执行逆变输出功率调节，确保主电网台变侧区域至用户末端之间线路的三相平衡。2.根据权利要求1所述的应用分布式光伏接入的台区三相不平衡优化方法，其特征在于，所述智能优化算法，具体包括如下步骤：设计目标函数，所述目标函数形式如下：s.t.s.t.(1
‑
r)*s
pt_max
/3≤s
k
≤(1+2r)*s
pt_max
/31≥r＞0其中S是户用末端光伏逆变器三相逆变调节功率参数，s
pt_max
表示此时刻的光伏接入的总发电功率，可以从光伏逆变器中直接读取；s
mon_k
表示来自智能塑壳开关的分路节点的视在功率；表示来自光伏并网开关的光伏实时功率；s
dmd_k
表示该分路下级区域的负荷视在功率需求；k＝1,2,3分别表示A、B、C相接入的负荷，r代表光伏逆变器的单相调节逆变因子；通过空间解析几何的方法将目标函数转化为三维空间中的点向平面的法向量投影，其中，三维空间中的点为A、B、C相的负荷视在功率需求，平面为无单相调节逆变因子约束的光伏逆变器的逆变调节功率参数平面；判断法向量投影点是否满足平面的单相调节逆变因子约束条件(1
‑
r)*s

【专利技术属性】
技术研发人员：仲刚，冯海东，戴汝秋，张继鹏，周硕，顾哲，
申请(专利权)人：佳源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：